卡林顿事件会再次发生吗?

1859年8月下旬一个炎热潮湿的佛罗里达夜晚,天空突然亮了起来。但并非来自萤火虫鬼火沼泽。而是北极光。北极光通常在更北的纬度才能看到,但它不知何故已到达亚热带,并在夜空中舞动。报告称,北极光远至中美洲,甚至一些洛矶山脉的人们以为天亮了,因为天空非常明亮。 

在大西洋彼岸的英格兰,一位名叫理查德·卡林顿的富裕业余天文学家也在观测宇宙。然而,卡林顿的目光集中在太阳及其各种太阳黑子太阳耀斑上。 

格拉斯哥大学天体物理学家休·哈德森告诉《大众科学》:“太阳黑子几乎一直都在那里。你可以用小型望远镜看到它们。” “卡林顿当时正在绘制黑子的区域并记录下来。他注意到,在某个时刻,太阳黑子群中出现了两个本不该出现的明亮光斑。”

卡林顿和亚热带大西洋那些惊叹不已的人们所看到的是相关的。这场极光是历史上记录的最强烈的太阳风暴的结果,现在称之为卡林顿事件。这些太阳风暴能以高达每小时两百万英里的速度向外发射带电气体和尘埃的大型云团。如果这些粒子到达地球,它可能会干扰和扭曲地球的磁场。 

卡林顿事件如此之大,以至于这些粒子与地球磁场的相互作用影响了电信

哈德森说:“有些地方的火花非常强烈,以至于电线都着火了。” “一些电报员被电击伤,被烧伤。当你把长电线连接起来进行电力分配时,出现这种浪涌是很危险的。”

CME blast and subsequent impact at Earth -- This illustration shows a CME blasting off the Sun’s surface in the direction of Ea CME blast and subsequent impact at Earth -- This illustration shows a CME blasting off the Sun’s surface in the direction of Earth. This left portion is composed of an EIT 304 image superimposed on a LASCO C2 coronagraph. Two to four days later, the CME cloud is shown striking and beginning to be mostly deflected around the Earth’s magnetosphere. The blue paths emanating from the Earth’s poles represent some of its magnetic field lines. The magnetic cloud of plasma can extend to 30 million miles wide by the time it reaches earth. These storms, which occur frequently, can disrupt communications and navigational equipment, damage satellites, and even cause blackouts. (Objects in the illustration are not drawn to scale.) Credit: NASA/GSFC/SOHO/ESA To learn more go to the SOHO website: http://sohowww.nascom.nasa.gov/home.html To learn more about NASA's Sun Earth Day go here: http://sunearthday.nasa.gov/2010/index.php
日冕物质抛射爆发及随后的地球撞击——此图显示了一个日冕物质抛射从太阳表面爆发,方向朝向地球。左侧部分由叠加在LASCO C2日冕仪上的EIT 304图像组成。两天到四天后,日冕物质抛射云撞击地球,并开始在很大程度上被地球的磁层偏转。从地球两极发出的蓝色路径代表其磁场线。当磁等离子体云到达地球时,其宽度可达3000万英里。这些频繁发生的风暴会干扰通信和导航设备,损坏卫星,甚至导致停电。(图中的物体不成比例。) 来源:NASA/GSFC/SOHO/ESA

自卡林顿事件以来,工程师们已经学会了如何处理这些长电线。然而,我们对电力的依赖却呈指数级增长。类似规模——甚至更大规模,如宫本事件——的耀斑仍然可能发生,其影响对科幻爱好者和科学家来说都具有重大意义。由于存在比19世纪的电报线面临更大风险的技术,其后果可能是灾难性的。 

康涅狄格学院天体物理学家亚历克斯·詹纳斯告诉《大众科学》:“在一个如今如此依赖电力和电子产品的世界里,类似的事件有可能对地球轨道卫星上的电子设备、地面电子设备以及电网造成大范围的破坏和损害。” 

我们太空中的基础设施,例如通信卫星,也特别容易受到太阳日冕物质抛射(CME)的影响。CME是太阳表面发生的巨大喷发,将带电粒子射入太空。这些粒子的所有能量都会降解太阳能电池板,损坏导航系统,并改变轨道路径,可能导致大规模碰撞和过多的空间碎片。

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虽然太阳表面一直有活动发生,但通常低强度耀斑比高强度耀斑多。产生这些风暴和耀斑的太阳黑子活动也以大约11年的周期起伏。今年,我们正朝着这个周期的最大水平迈进。Larger solar storms are most likely to occur during solar maximum, sometimes with several per day. During solar minima, these can pop up less than one per week

詹纳斯说:“随着太阳周期达到最大值,地磁风暴,特别是导致它们的日冕物质抛射,其频率和强度都在增加。” “我们目前正处于第25个太阳周期,并且仍在朝着最大值迈进,预计将在今年夏天达到顶峰,很可能在7月。”

虽然一些科学家估计在未来一个世纪内发生类似卡林顿事件的太阳风暴的几率为12%或更低,但这仍然是一个值得认真对待的威胁。目前,一系列卫星正在持续监测太阳。这些卫星包括静止轨道运行环境卫星(GOES)、两颗太阳地球关系天文台卫星(STEREO-A和-B)以及太阳动力学天文台(SDO)。它们以可见光和不可见光发送数据和图像,使我们能够看到广泛的活动。  

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根据詹纳斯所说,来自日冕物质抛射的粒子到达地球需要几个小时到几天的时间,因此在something is coming方面有一些预警。美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的空间天气预测中心也跟踪所有这些活动,并且是确定极光可能出现在何处以及何时可见的好资源。这可以为公用事业公司、卫星运营商以及国际空间站上的宇航员提供一些时间来准备他们的系统应对撞击。对于普通公众来说,除了给设备充电并确保拥有水、电池和手电筒等一般应急用品外,没有太多事情可做。

对于科学家和公民科学家来说,这种潜在的厄运与关于我们起源的重大问题相结合,是研究太阳活动如此激动人心的原因之一。

哈德森说:“人们对生命的起源和星星在我们心中激发的根本问题非常着迷。” “我认为太阳也属于同一类。它离我们很近,很熟悉,但同时我们也有日食和奇怪的事情发生。所以,10岁的孩子会被和成年人一样的东西所惊叹,这并不奇怪。”

这个故事是《流行科学》“有问必答”系列的一部分,我们在这里回答你最离奇、最烧脑的问题,从普通到怪诞。有什么你一直想知道的事情吗?问我们吧

 

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Laura Baisas

新闻编辑

Laura 是 Popular Science 的新闻编辑,负责报道各种主题。Laura 对所有水下事物、古生物学、纳米技术特别着迷,并探索科学如何影响日常生活。


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